(57)【要約】【課題】低い電力の相関位置に引き込まれにくく、相関判定の時間分解能を上げることなく同期引込みに要する時間を短縮するインパルス無線通信装置を提供する。【解決手段】受信信号を包絡線検波して検波信号を生成する検波部と、受信信号と検波信号のいずれかを外部制御信号に応じて選択し、復調対象信号として出力する切替部と、復調対象信号の位相タイミングに同期し、外部制御信号に応じて異なる波形の基準波形信号を生成する基準波形生成部と、復調対象信号を入力し、基準波形信号に応じて復調信号を生成する復調部と、復調信号を入力し、受信データを復号するとともに、受信同期の状態を示す同期モード信号を生成して切替部と基準波形生成部とに外部制御信号として入力する復号部とを備え、受信同期の状態に応じて、復調対象信号と基準波形信号とをそれぞれ連動して切り替える。【選択図】図１
2006311500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受信信号を包絡線検波して検波信号を生成する検波部と、
前記受信信号と前記検波信号とのいずれかを外部制御信号に応じて選択し、復調対象信号として出力する切替部と、
前記復調対象信号の位相タイミングに同期し、前記外部制御信号に応じて、異なる波形の基準波形信号を生成する基準波形生成部と、
前記復調対象信号を入力し、前記基準波形信号に応じて復調信号を生成する復調部と、
前記復調信号を入力し、前記受信信号から受信データを復号する復号部とを備え、
受信同期の状態に応じて、前記復調対象信号と前記基準波形信号とを連動して切り替え、前記受信信号を同期するインパルス無線通信装置。
【請求項２】
前記復号部は、さらに、受信同期の状態を示す同期モード信号を生成して、前記切替部と前記基準波形生成部とにそれぞれ前記外部制御信号として入力する
請求項１記載のインパルス無線通信装置。
【請求項３】
前記復号部は、前記同期モード信号として、同期パルス位置を未捕捉の状態である同期引込モードと、同期パルス位置を捕捉し、位相レベルでの同期を保持している状態である同期保持モードとのいずれかを示し、
前記切替部は、前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記検波信号を前記復調対象信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記受信信号を前記復調対象信号として出力し、
前記基準波形生成部は、前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記受信信号よりもパルス幅の広い波形信号を前記基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記受信信号と同じパルス幅の波形信号を前記基準波形信号として出力する
請求項２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項４】
前記復号部は、前記同期モード信号として、同期パルス位置を未捕捉の状態である同期引込モードと、同期パルス位置を捕捉し、位相レベルでの同期を保持している状態である同期保持モードとのいずれかを示し、
前記切替部は、前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記検波信号を前記復調対象信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記受信信号を前記復調対象信号として出力し、
前記基準波形生成部は、前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記受信信号の包絡線波形信号を前記基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記受信信号の相似波形信号を前記基準波形信号として出力する
請求項２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項５】
前記基準波形生成部は、
前記復調対象信号のパルスタイミングを示す基本シンボルクロック信号が入力され、前記基本シンボルクロック信号と前記基準波形信号との位相差を示す位相差信号を生成する位相比較部と、
前記位相差信号が入力され、位相を調整して送信シンボルレートにほぼ等しい周波数の同期タイミング信号を生成するタイミング発生部と、
前記同期タイミング信号を入力し、前記同期モード信号に応じて前記基準波形信号を生成する基準波形発生部とを備える
請求項３記載のインパルス無線通信装置。
【請求項６】
前記基準波形生成部は、前記受信信号と前記検波信号とが入力され、前記受信信号の位相タイミングに同期するパルス位相と、前記検波信号のパルス位置と、前記検波信号の周波数とを有する前記基準波形信号を生成する
請求項１記載のインパルス無線通信装置。
【請求項７】
前記基準波形生成部は、前記受信信号の位相タイミングに同期するパルス位相を有する第１基準波形信号を生成する第１基準波形生成部と、前記検波信号と同じパルス位置および同じ周波数を有する第２基準波形信号を生成する第２基準波形生成部とを有し、
前記復調部は、現在の同期モードに応じて、前記第１基準波形信号と前記第２基準波形信号とのいずれか一方を選択して、前記復調対象信号を復調する
請求項２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項８】
前記復調部は、さらに、前記基準波形信号の復調対象信号に対する同期精度を監視し、前記同期精度が所定の値を下回った場合に、前記切替部が出力する前記復調対象信号を前記検波信号に切り替えるための外部切替信号を生成し、前記切替部と前記基準波形生成部とにそれぞれ外部制御信号として入力する
請求項１記載のインパルス無線通信装置。
【請求項９】
前記復調部は、前記同期引込モードから前記同期保持モードに切り替えた場合の同期タイミングの差を検出し、前記同期タイミングの差が所定の値より大きい場合に、前記切替部が出力する前記復調対象信号を前記検波信号に切り替えるための誤同期検出信号を生成し、前記切替部と前記基準波形生成部とにそれぞれ外部制御信号として入力し、
前記基準波形生成部は、前記誤同期検出信号の入力に応じて、同期保持モード時のパルス幅よりもさらに狭いパルス幅の前記基準波形信号を生成する
請求項３記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１０】
前記基準波形発生部は、
前記同期タイミング信号が入力され、前記基準波形信号の振幅成分を示す第１の波形信号を生成する第１波形生成回路部と、
前記同期タイミング信号が入力され、前記基準波形信号の周波数成分を示す第２の波形信号を生成する第２波形生成回路部と、
前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記第２の波形信号を前記基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記第１の波形信号と前記第２の波形信号とを合成して前記基準波形信号として出力する合成回路部とを備える
請求項３記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１１】
前記検波部は、前記検波信号として、前記受信信号の自乗信号と前記受信信号の全波整流信号とのいずれかを生成する
請求項１記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１２】
前記第１波形生成回路部は、前記同期タイミング信号から複数の遅延パルス信号を生成する多段遅延パルス信号生成回路と、
前記遅延パルス信号から前記基準波形信号の周波数成分を示す信号源信号を生成する信号源信号生成回路とを備え、
前記第２波形生成回路部は、前記遅延パルス信号から前記基準波形信号の振幅成分を示す包絡線形成信号を生成する包絡線形成信号生成回路を備え、
前記合成回路部は、前記同期モード信号が、同期引込モードの場合には、前記包絡線形成信号を前記基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、前記信号源信号と前記包絡線形成信号とを合成して前記基準波形信号として出力する合成回路を備える
請求項１０記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１３】
前記多段遅延パルス信号生成回路は、生成した前記遅延パルス信号により前記同期タイミング信号の出力を制御し、すべての信号幅が同一の遅延パルス信号を生成する
請求項１２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１４】
前記多段遅延パルス信号生成回路は、同一の遅延量を有する複数の遅延素子を直列に接続し、タップ出力する信号を遅延パルス信号として出力する
請求項１２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１５】
前記信号源信号生成回路は、所定の増幅率で信号を増幅する複数の増幅部を備え、
前記複数の増幅部は、前記遅延パルス信号から生成した複数の信号をそれぞれ所定の増幅率で増幅し、増幅したそれぞれの信号を合成して前記信号源信号を生成する
請求項１２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１６】
前記包絡線形成信号生成回路は、
遅延量が前記遅延素子の遅延量の１／２である複数の調整遅延素子と、
所定の増幅率で信号を増幅する複数の増幅部とを備え、
前記調整遅延素子が、前記遅延パルス信号から生成した複数の信号をそれぞれ遅延し、
前記複数の増幅部が、前記増幅部により所定の増幅率で増幅し、増幅したそれぞれの信号を合成し、前記信号源信号に対して前記遅延素子の遅延量の１／２遅延した前記包絡線形成信号を生成する
請求項１２記載のインパルス無線通信装置。
【請求項１７】
前記増幅部の増幅率は正または負の値として設定し、
前記増幅率が正の場合には入力信号を増幅率の値で増幅した信号を出力し、
前記増幅率が負の場合には入力信号を増幅率の絶対値で増幅して位相を反転した信号を出力する
請求項１５または１６記載のインパルス無線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パルス状の変調信号を受信同期するインパルス無線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＷＢ（Ｕｌｔｒａ  Ｗｉｄｅ  Ｂａｎｄ）に代表されるインパルス通信方式を用いる高速無線通信技術は、直線性を必ずしも必要としないため、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）化に適しており、小型化を実現でき、また、高精度のローカル信号源等のＲＦ回路が不要であるため低消費電力であり、また、広帯域の利用により高速な通信可能である等の利点を有している。
【０００３】
インパルス無線通信装置での受信パルス信号を同期する従来方法として、基準時間と前後する遅延処理を施した各信号との相関により同期をトラッキングする方法が知られている（例えば特許文献１参照）。以下に図面を用いて従来の技術を説明する。
【０００４】
図１８は、特許文献１に記載されている従来のインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１８において、従来のインパルス無線通信装置１０００は、アンテナ１００１で受信したＲＦ信号を増幅する増幅器１００２と、不要な信号を取り除くフィルタ１００３と、信号をアナログ化するアナログ符号化部１００４と、信号を分岐するスプリッタ１００５、１０１５と、信号を遅延する複数の遅延器１００６、１００７、１００８と、信号を乗算する乗算器１００９、１０１０、１０１１と、時間積分する積分器１０１２と、相関に応じて同期判定及び遅延制御を行う受信同期制御部１０１７と、信号の位相を遅延する位相遅延部１０１８と、位相遅延信号を変調し、同一拡散コードで拡散するメイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６とで構成されている。
【０００５】
この構成で、受信したＲＦ信号を増幅器１００２により、復調に必要な振幅に増幅し、帯域外の不要周波数帯域をフィルタ１００３により除去して、アナログ符号化部１００４によりアナログ符号を生成する。この信号をスプリッタ１００５で分岐し、遅延器１００６、１００７、１００８により、３つの遅延した信号、すなわち、時間Ｌ遅延した信号、時間Ｌ＋Ｙ遅延した信号、時間Ｌ−Ｙ遅延した信号を出力する。これら３つの信号に、メイン受信ウェーブレット符号生成器１０１６で生成した基準パルス信号を、乗算器１００９、１０１０、１０１１によりそれぞれ乗算し、積分器１０１２、１０１３、１０１４にて、それぞれシンボルに相当する時間積分する。
【０００６】
受信同期制御部１０１７により、各信号の相関に応じて同期を判定し、位相遅延部１０１８を制御してスライディング同期しながら、復号データ１０１９を出力する。このとき、時間Ｌにおける受信パス信号を相関の基準とし、時間Ｌの信号よりも時間Ｌ＋Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を遅らせ、逆に時間Ｌ−Ｙの信号のほうが高い相関となった場合には、位相遅延部１０１８によりトラッキング周期を進めることにより、送信シンボルレートと同期するよう調整している。
【０００７】
こうして、従来のインパルス無線通信装置では、ＣＤＭＡ（Ｃｏｄｅ  Ｄｉｖｉｓｉｏｎ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ａｃｃｅｓｓ：符号分割多重接続）方式により符号拡散した変調信号を受信し、受信パス信号に対して時間的に前後する信号と基準パルスとの相関を比較して、ＣＤＭＡの逆拡散後の信号から同期をトラッキングしている。
【特許文献１】特表２００３−５３５５５２号公報（１４８頁、図３７Ａ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のインパルス無線通信装置では、ウェーブレットの形状の時間的な相関値の比較により同期を判定しているため、マルチパスにより複数の相関位置が存在する場合に、誤って低い電力の相関位置に引き込まれやすいという課題がある。
【０００９】
また、受信開始直後のように位相変動の大きな場合であっても、同期確立後に同期を保持する時と同じ判定波形で同期確立を判定しているため、同期引込みに時間を要するという課題がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するもので、マルチパスにより複数の相関位置が存在する場合であっても、マルチパス伝搬環境における同期引込みの誤りを削減するインパルス無線通信装置を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明は、また、従来と同等の同期精度を保つことができ、相関判定の時間分解能を上げることなく、同期引込みに要する時間を短縮するインパルス無線通信装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するために、本発明のインパルス無線通信装置では、受信信号を包絡線検波して検波信号を生成する検波部と、受信信号と検波信号のいずれかを外部制御信号に応じて選択し、復調対象信号として出力する切替部と、復調対象信号の位相タイミングに同期し、外部制御信号に応じて異なる波形の基準波形信号を生成する基準波形生成部と、復調対象信号を入力し、基準波形信号に応じて復調信号を生成する復調部と、復調信号を入力し、受信信号から受信データを復号する復号部とを備え、受信同期の状態に応じて、復調対象信号と基準波形信号とをそれぞれ連動して切り替えるように構成している。
【００１３】
本構成とすることで、マルチパスにより複数の相関位置が存在する場合であっても、外部制御信号に応じて異なる波形の基準波形信号を生成し、復調することにより、マルチパス伝搬環境における同期引込みの誤りを削減することができる。
【００１４】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、復号部は、さらに、受信同期の状態を示す同期モード信号を生成して切替部と基準波形生成部とにそれぞれ外部制御信号として入力するように構成している。
【００１５】
本構成とすることで、復調時の誤りは多いが同期までの時間の短い同期方式と、同期までの時間が長いが復調時の誤りの少ない同期方式とを切り替えることにより、通信開始までの時間が短く、通信継続時に誤りの少ないインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００１６】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、復号部は、同期モード信号として、同期パルス位置をまだ捕捉していない状態である同期引込モードと、同期パルス位置をすでに捕捉し位相レベルでの同期を保持している状態である同期保持モードとのいずれかを示すようにし、切替部は、同期モード信号が、同期引込モードの場合には、検波信号を復調対象信号として出力し同期保持モードの場合には、受信信号を復調対象信号として出力し、基準波形生成部は、同期モード信号が、同期引込モードの場合には、受信信号よりもパルス幅の広い波形信号を基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、受信信号と同じパルス幅の波形信号を基準波形信号として出力するように構成している。
【００１７】
本構成とすることで、復調時の誤りは多いが同期までの時間の短い同期方式と、同期までの時間が長いが復調時の誤りの少ない同期方式とを切り替えることにより、通信開始までの時間が短く、通信継続時に誤りの少ないインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００１８】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、基準波形生成部は、同期モード信号が、同期引込モードの場合には、受信信号の包絡線波形信号を基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、受信信号の相似波形信号を基準波形信号として出力するように構成している。
【００１９】
本構成とすることで、復調時の誤りは多いが同期までの時間の短い同期方式と、同期までの時間が長いが復調時の誤りの少ない同期方式とを切り替えることにより、通信開始までの時間が短く、通信継続時に誤りの少ないインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００２０】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、基準波形生成部は、復調対象信号のパルスタイミングを示す基本シンボルクロック信号を入力し、基本シンボルクロック信号と基準波形信号との位相差を示す位相差信号を生成する位相比較部と、位相差信号を入力し、位相を調整して送信シンボルレートにほぼ等しい周波数の同期タイミング信号を生成するタイミング発生部と、同期タイミング信号を入力し、同期モード信号に応じて基準波形信号を生成する基準波形発生部とを備えるように構成している。
【００２１】
本構成とすることで、復調時の誤りは多いが同期までの時間の短い同期方式と、同期までの時間が長いが復調時の誤りの少ない同期方式とを切り替えることにより、通信開始までの時間が短く、通信継続時に誤りの少ないインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００２２】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、基準波形生成部は、受信信号と検波信号とを入力し、受信信号の位相タイミングに同期するパルス位相と、検波信号のパルス位置および周波数とを有する基準波形信号を生成するように構成している。
【００２３】
本構成とすることで、基準波形信号の生成において、包絡線波形信号から同期検波用信号のパルス位置を決定し、同期タイミング信号から同期検波用信号の周波数および位相を決定可能となり、パルス位置、周波数、位相の決定時間を短縮し、通信開始までの時間を短くできる。
【００２４】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、基準波形生成部は、受信信号の位相タイミングに同期するパルス位相を有する第１基準波形信号を生成する第１基準波形生成部と、検波信号と同じパルス位置および周波数を有する第２基準波形信号を生成する第２基準波形生成部とを有し、復調部は、現在の同期モードに応じて、第１基準波形信号と第２基準波形信号のいずれか一方を選択して、復調対象信号を復調するように構成している。
【００２５】
本構成とすることで、通信路遮断、端末間距離の変化又は他装置との干渉等による同期はずれの際に、短時間で同期の再捕捉が可能となり、より短時間での通信回復が可能なインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００２６】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、復調部は、さらに、基準波形信号の復調対象信号に対する同期精度を監視し、同期精度が所定の値を下回った場合に、切替部が出力する復調対象信号を検波信号に切り替えるための外部切替信号を生成し、切替部と基準波形生成部とにそれぞれ外部制御信号として入力するように構成している。
【００２７】
本構成とすることで、通信路遮断、端末間距離の変化又は他装置との干渉等による同期はずれの際に、短時間での同期再捕捉が可能となり、より短時間での通信回復が可能なインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００２８】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、復調部は、同期引込モードから、同期保持モードに切り替えた際の同期タイミングの差を検出し、同期タイミングの差が所定の値より大きい場合に、切替部が出力する復調対象信号を検波信号に切り替えるための誤同期検出信号を生成し、切替部と基準波形生成部とにそれぞれ外部制御信号として入力し、基準波形生成部は、誤同期検出信号の入力に応じて、同期保持モード時のパルス幅よりもさらに狭いパルス幅の基準波形信号を生成するように構成している。
【００２９】
本構成とすることで、通信路遮断、端末間距離の変化又は他装置との干渉等による同期はずれの際に、短時間での同期再捕捉が可能となり、より短時間での通信回復が可能なインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００３０】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、基準波形発生部は、同期タイミング信号を入力し、基準波形信号の振幅成分を示す第１の波形信号を生成する第１波形生成回路部と、同期タイミング信号を入力し、基準波形信号の周波数成分を示す第２の波形信号を生成する第２波形生成回路部と、同期モード信号が、同期引込モードの場合には、第２の波形信号を基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、第１の波形信号と第２の波形信号とを合成して基準波形信号として出力する合成回路部とを備えるように構成している。
【００３１】
本構成とすることで、高い信号精度の必要となる基準波形発生部を、信号生成精度が実現しやすい低い動作周波数の回路で実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００３２】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、検波部は、検波信号として、受信信号の自乗信号と全波整流信号のいずれかを生成するように構成している。
【００３３】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００３４】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、第１波形生成回路部は、同期タイミング信号から複数の遅延パルス信号を生成する多段遅延パルス信号生成回路と、遅延パルス信号より基準波形信号の周波数成分を示す信号源信号を生成する信号源信号生成回路とを備え、第２波形生成回路部は、遅延パルス信号より基準波形信号の振幅成分を示す包絡線形成信号を生成する包絡線形成信号生成回路を備え、合成回路部は、同期モード信号が、同期引込モードの場合には、包絡線形成信号を基準波形信号として出力し、同期保持モードの場合には、信号源信号と包絡線形成信号とを合成して基準波形信号として出力する合成回路を備えるように構成している。
【００３５】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００３６】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、多段遅延パルス信号生成回路は、生成した遅延パルス信号により同期タイミング信号の出力を制御し、すべての信号幅が同一の遅延パルス信号を生成するように構成している。
【００３７】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００３８】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、多段遅延パルス信号生成回路は、同一の遅延量を有する複数の遅延素子を直列に接続し、タップ出力する信号を遅延パルス信号として出力するように構成している。
【００３９】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００４０】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、信号源信号生成回路は、所定の増幅率で信号を増幅する複数の増幅部を備え、遅延パルス信号より生成した複数の信号をそれぞれ所定の増幅率で増幅し、増幅したそれぞれの信号を合成して信号源信号を生成するように構成している。
【００４１】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００４２】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、包絡線形成信号生成回路は、遅延量が遅延素子の遅延量の１／２である複数の調整遅延素子と、所定の増幅率で信号を増幅する複数の増幅部とを備え、遅延パルス信号より生成した複数の信号をそれぞれ調整遅延素子により遅延し、増幅部により所定の増幅率で増幅し、増幅したそれぞれの信号を合成し、信号源信号に対して遅延素子の遅延量の１／２遅延した包絡線形成信号を生成するように構成している。
【００４３】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【００４４】
また、本発明のインパルス無線通信装置では、増幅部の増幅率は正または負の値として設定し、増幅率が正の場合には入力信号を増幅率の値で増幅した信号を出力し、増幅率が負の場合には入力信号を増幅率の絶対値で増幅して位相を反転した信号を出力するように構成している。
【００４５】
本構成とすることで、高速なデジタル信号処理回路を用いることなく、検波部を実現することが可能となり、安価かつ低消費電力のインパルス無線通信装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００４６】
本発明によれば、上記構成により、同期捕捉する時には、基準波形信号の波形の幅を受信信号よりも広くして同期位置を平均化し、同期捕捉後には、基準波形信号の波形を受信信号と相似な波形に切り替えるようにし、マルチパスにより複数の相関位置が存在する場合であっても、誤って低い電力の相関位置に引き込まれにくい構成のインパルス無線通信装置を実現できる。
【００４７】
また、同期捕捉する時には、基準波形信号のメインローブの外部に相関の部分を形成して、復調時の相関を強調し、それほど高くない時間的分解能で、従来と同等の同期精度を保持でき、より効率的に同期引込みできる構成のインパルス無線通信装置を実現できる。
【００４８】
また、ＣＭＯＳ等のデジタルＩＣ化に適した構成とし、小型で消費電力の低い構成のインパルス無線通信装置を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置について、図を参照しながら説明する。従来のインパルス無線通信装置では、同期位置の捕捉と同期状態の保持とに単一の相関パルス波形を用いているのに対し、本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置は、同期位置の捕捉には幅の広いパルス波形を用いて同期引込みを早め、同期状態の保持には幅の狭いパルス波形を用いて同期精度を高めている。
【００５０】
本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の構成について説明する。
【００５１】
図１は、本発明の実施の形態１によるインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１において、インパルス無線通信装置１００は、無線信号１０４を受信する受信アンテナ１０５と接続されており、増幅部１０６と、検波部１０８と、切替部１１０と、復調部１１３と、復号部１２０と、基準波形生成部１５０とで構成されている。さらに、基準波形生成部１５０は、位相比較部１１６と、タイミング発生部１１８と、基準波形発生部１１１とで構成されている。
【００５２】
増幅部１０６は、受信アンテナ１０５から供給されたＲＦ信号を受信処理に必要な振幅に増幅し、受信信号１０７を出力するよう構成している。
【００５３】
検波部１０８は、受信信号１０７を入力し、包絡線検波して検波信号１０９を出力するよう構成している。
【００５４】
図２は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の検波部の構成例を示すブロック図である。図２において、検波部１０８は、受信信号１０７を自乗回路７０１により自乗検波し、検波信号１０９として出力している。
【００５５】
図３は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の検波部の別の構成例を示すブロック図である。図３において、検波部１０８ｂは、受信信号１０７を全波整流回路７０２により整流し、検波信号１０９として出力している。
【００５６】
切替部１１０は、入力される同期モード信号１２１に応じて、受信信号１０７と検波信号１０９のどちらか一方を選択し、復調対象信号１２２として出力するよう構成している。ここで、同期モード信号１２１は、まだ同期を捕捉していない状態を示す「同期引込」モードと、すでに同期を捕捉して保持している状態を示す「同期保持」モードのいずれかのモードを示す信号である。
【００５７】
基準波形発生部１１１は、入力される同期モード信号１２１に応じて、同期タイミング信号１１９のタイミングで、基準波形信号１１２を発生するよう構成している。基準波形信号１１２は、「同期引込」モード時には、同期引込みに適した広いパルス幅の信号波形を出力し、「同期保持」モード時には、同期捕捉後の高精度な同期に適した狭いパルス幅の信号波形を出力する。
【００５８】
図４は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の基準波形発生部の構成を示すブロック図である。図４において、基準波形発生部１１１は、第１波形生成回路部５５１と、第２波形生成回路部５５２と、合成回路部５５３とで構成される。第１波形生成回路部５５１は、同期タイミング信号１１９から、基準波形信号１１２の振幅成分を示す波形信号、すなわち、第１波形信号５１１を生成する第１波形生成部５０１で構成している。第２波形生成回路部５５２は、基準波形信号１１２の周波数成分波形を示す波形信号５１２を生成する第２波形生成部５０２と、基準波形信号１１２の周波数成分波形を示す波形信号５１２の位相を変更して第２波形信号５１３を出力する移相部５０３とで構成している。合成回路部５５３は、同期モード信号１２１に応じて、第１波形信号５１１と一定電圧値の信号５１４とのどちらか一方を出力するスイッチ５０４と、スイッチ５０４の出力する信号５１５と第２波形信号５１３とを積算により合成して、基準波形信号１１２を出力するミキサ５０５とで構成している。
【００５９】
復調部１１３は、復調対象信号１２２と基準波形信号１１２との相関から復調信号１１４を生成して出力し、また、後述する復調対象信号１２２の基本シンボルクロック信号１１５を出力するよう構成している。
【００６０】
図５は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の復調部の構成例を示すブロック図である。図５において、復調部１１３は、パルス位相変調（Ｐｕｌｓｅ  Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：ＰＰＭ）方式の信号に応じてフェーズ判定し、基本シンボルクロック信号１１５を再生し、復調信号１１４を生成する構成を示している。
【００６１】
図６は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の復調部１１３の別の構成例を示すブロック図である。図６において、復調部１１３ｂは、オン・オフ変調（Ｏｎ
Ｏｆｆ  Ｋｅｙｉｎｇ：ＯＯＫ）方式の信号に応じて基本シンボルクロック信号１１５を生成し、電力判定して復調信号１１４を生成する構成を示している。
【００６２】
図７は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の復調部１１３の別の構成例を示すブロック図である。図７において、復調部１１３ｃは、バイフェーズ（Ｂｉ−Ｐｈａｓｅ）変調方式の信号に応じて基本シンボルクロック信号１１５を生成し、極性判定して復調信号１１４を生成する構成を示している。
【００６３】
位相比較部１１６は、基本シンボルクロック信号１１５と基準波形信号１１２のタイミングの差異を検出し、位相の進みや遅れの量を示す信号を位相差信号１１７として出力するよう構成している。
【００６４】
図８は、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の位相比較部の構成例を示すブロック図である。図８において、位相比較部１１６は、基本シンボルクロック信号１１５に対する基準波形信号１１２の位相差を検出し、基本シンボルクロック信号ごとの位相関係を位相差信号１１７として出力している。ここで、τはタイミングの差異を検出するための比較時間差を設定する遅延量である。
【００６５】
なお、本実施の形態では遅延量τを固定値としたが、位相比較の捕捉範囲を可変とするために、遅延量τを制御することで、引込み時間の短縮に有利な構成とすることができる。図９は、このような観点から、本発明の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の位相比較部の別の構成例を示すブロック図である。図９において、位相比較部１１６ｂは、図８の構成と同様に、基本シンボルクロック信号１１５に対する基準波形信号１１２の位相差を検出し、基本シンボルクロック信号ごとの位相関係を位相差信号１１７として出力しているが、位相比較部１１６ｂ内で遅延量τを制御可能とする点が異なっている。
【００６６】
例えば、位相差信号１１７の出力が、位相の進み（−τ）または遅れ（τ）を連続して示す場合には、遅延量τを増大させるよう制御し、位相の合致（０）、進み、遅れを交互に示す場合には、τを減少させるよう制御する。すなわち、引込み開始時の位相ずれが大きい場合には、検出範囲を大きくして引込み時間を短縮でき、また位相引込み後の位相捕捉では、検出範囲を狭くして位相捕捉精度を向上できる。このように、遅延量τを制御することで、位相捕捉制度を高く保ちながら、引込み時間を短縮するのに有利な構成をしている。
【００６７】
タイミング発生部１１８は、位相差信号１１７に応じて位相を調整し、送信シンボルレートにほぼ等しい周波数の同期タイミング信号１１９を発生するよう構成している。
【００６８】
復号部１２０は、復調信号１１４からプリアンブル等のデータ以外の部分を除外したデータストリームを生成し、受信データ１２３として出力するよう構成している。また、同時に、同期をまだ捕捉していない状態を示す「同期引込」と同期捕捉し保持している状態を示す「同期保持」とのいずれかのモードを示す信号を生成し、同期モード信号１２１として出力する。このとき、同期補足したかどうかの判定は、復調信号１１４が所定のデータストリームを生成しているか否かにより判断し、２つのモードを切り替えるよう信号生成している。
【００６９】
このような構成で、本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の動作について説明する。
【００７０】
インパルス無線通信装置１００は、起動後、同期がまだ捕捉できていない状態から同期を捕捉する第１のモードで動作を開始し、受信信号１０７の波形に対して、幅の広い基準波形との相関により同期タイミングを調整して同期位置を判定する。次に、同期を捕捉すると、同期状態を保持する第２のモードで動作し、幅の狭い基準波形との相関により動機タイミングを調整して同期位置を判定する。この動作モードの切り替えは、復号部１２０が同期モード信号１２１を出力することにより制御している。
【００７１】
まず、起動後、同期を捕捉するまでの動作について詳細説明する。
【００７２】
インパルス無線通信装置１００は、起動後、復号部１２０より「同期引込」モードを示す同期モード信号１２１を出力する。このとき、切替部１１０は、検波部１０８の信号を復調対象信号１２２として出力するよう設定し、また基準波形発生部１１１は、第２波形生成部５０２と移相部５０３とに基づく幅の広い基準波形信号１１２を発生するようスイッチ５０４を設定する。
【００７３】
つづいて、検波部１０８は、受信信号１０７を包絡線検波して検波信号１０９を生成し、切替部１１０は、検波信号１０９を復調対象信号１２２として復調部１１３に出力する。復調部１１３は、復調対象信号１２２と基準波形発生部１１１の出力する基準波形信号１１２との相関を判定して、復調対象信号１２２を復調信号１１４に復調する。
【００７４】
ただし、この動作において、基準波形信号１１２の発生タイミングが受信信号１０７のシンボル間隔と同期している必要があり、ここでは、復調部１１３、位相比較部１１６、タイミング発生部１１８、基準波形発生部１１１による同期制御ループを構成することで、基準波形信号１１２の受信信号１０７に対するシンボル同期を確保している。
【００７５】
すなわち、復調部１１３は、受信信号１０７の基本シンボル間隔を示す基本シンボルクロック信号１１５を生成して、位相比較部１１６に供給する。位相比較部１１６は、基本シンボルクロック信号１１５に対する基準波形信号１１２の位相関係を検出して、基本シンボルクロック信号１１５ごとの位相関係を位相差信号１１７として出力する。タイミング発生部１１８は、位相差信号１１７に応じてタイミングを調整した同期タイミング信号１１９を発生し、基準波形発生部１１１では、調整された同期タイミング信号１１９に応じて、先の基準波形信号１１２を発生する。
【００７６】
これら上記動作により、受信信号１０７を、復調部１１３によりシンボル同期が確立した基準波形信号１１２との相関に基づいて復調し、同期制御ループと復号部１２０とにより受信信号１０７との同期を得る。
【００７７】
次に、同期を捕捉後、同期を保持する動作について説明する。
【００７８】
インパルス無線通信装置１００は、受信信号１０７との同期を捕捉すると、復号部１２０により「同期保持」モードを示す同期モード信号１２１を出力する。このとき、切替部１１０は、受信信号１０７を入力するよう設定を変更し、また基準波形発生部１１１は、第２波形生成部５０２と第１波形生成部５０１とに基づく幅の狭い基準波形信号１１２を発生するようスイッチ５０４を設定する。
【００７９】
つづいて、切替部１１０は、受信信号１０７をそのまま復調対象信号１２２として出力し、基準波形発生部１１１は、受信信号１０７に相似する幅の狭い基準波形信号１１２を出力する。復調部１１３は、復調対象信号１２２と基準波形信号１１２との相関を判定して復調対象信号１２２を復調信号１１４に復調する。
【００８０】
ただし、この動作において、基準波形信号１１２の発生タイミングが受信信号１０７のシンボル間隔と同期している必要があり、ここでは、同期を捕捉する時の動作と同様に、復調部１１３、位相比較部１１６、タイミング発生部１１８、基準波形発生部１１１による同期制御ループを構成することで、基準波形信号１１２の受信信号１０７に対するシンボル同期を確保している。
【００８１】
これら上記動作により、シンボル同期が確立した基準波形信号１１２との相関により受信信号１０７を復調部１１３によって復調し、復号部１２０により受信データ１２３を得る。
【００８２】
次に、基準波形発生部１１１の生成する基準波形の特性について説明する。インパルス信号の帯域の中心周波数Ｆ０、帯域幅Ｗの理想のインパルス波形Ｆ（ｔ）は（数１）で定義される。
【００８３】
【数１】
2006311500.tif 000003
【００８４】
インパルス波形Ｆ（ｔ）においてＷ＝Ｆ０とした場合、インパルス波形Ｆ（ｔ）のｃｏｓの項は、周波数Ｆ０の基準信号を示し、ｓｉｎを含む項は、時間的に振幅が変動し、基準信号を周波数Ｆ０において９０度移相した信号を示している。
【００８５】
図１０は、インパルス波形の周波数成分波形例を示す特性図、図１１は、インパルス波形の振幅成分波形例を示す特性図である。（数１）のｃｏｓの項は図１０に示す波形となり、また、ｓｉｎを含む項は図１１に示す波形となる。
【００８６】
図１２は、インパルス波形例を示す特性図である。また、図１３は、周波数成分波形と振幅成分波形とからインパルス波形を生成する動作を説明する図である。インパルス波形Ｆ（ｔ）、すなわち、図１２に示す波形は、図１３に示すように周波数成分波形と振幅成分波形とから積算により合成される。
【００８７】
理想のインパルス波形（数１）に対して、本実施の形態では、基準波形発生部１１１により、（数１）におけるｃｏｓの項に相当する波形を第１波形生成部５０１で生成し、ｓｉｎの項に相当する波形を第２波形生成部５０２と移相部５０３とで生成している。図１０と図１１との９０度の位相関係は、移相部５０３により調整している。
【００８８】
そして、基準波形発生部１１１において、同期引込みの時に、相関に用いる基準波形信号１１２のパルス幅を広くして同期位置を大まかに判定し、また多数の相関を同時に検出することにより、受信電力の低いパスの相関に同期が誤って引き込まれる可能性を低減する効果を得る。
【００８９】
このような構成とすることによって、本実施の形態では、マルチパスにより複数の相関位置が存在する場合でも、受信信号のインパルス波形よりもパルス幅の広い基準波形信号を生成するようにして、同期位置を平均化することにより、低い電力の相関位置に引き込まれ難いインパルス無線通信装置を構成することができる。
【００９０】
また、本実施の形態では、基準波形信号のメインローブの外部に逆相関部を生成する基準波形信号を生成するようにして、復調部の相関を強調することにより、より効率的に同期引込みできるインパルス無線通信装置を構成することができる。
【００９１】
なお、本実施の形態では、「同期引込」モードで動作する場合に、スイッチ５０４で一定信号５１４を出力するようにし、ミキサ５０５が振幅成分の第２波形信号５１３を基準波形信号１１２として出力するようにしている。このとき、基準波形信号１１２のインパルス幅は、受信信号１０７と比べて、Ｗ＝Ｆ０場合、約２倍の広さとなる。この場合、基準波形信号１１２が受信信号１０７よりも広くなり、基準波形信号１１２のメインローブに存在するインパルス信号に正負がある場合、相殺により電力の低減が生じることになる。そのため、基準波形信号１１２の信号幅を広げた場合に、検波部１０８により受信インパルス信号を包絡線検波した検波信号１０９を復調対象とするよう構成している。
【００９２】
なお、本実施の形態では、受信する信号の変調方式について、パルス位置を時間的に偏移するパルス位相変調として同期を捕捉し保持する形態としたが、二値の送信データに応じて発生パルスの位相を反転するバイフェーズ変調とする形態、あるいは、オン・オフ変調とする形態としても、同様の効果を得る。
【００９３】
なお、本実施の形態では、インパルス無線通信の構成を受信機能に限定する形態としたが、送信機能を搭載してインパルスデータを送受信する形態としても、同様の効果を得る。
【００９４】
なお、本実施の形態では、基準波形信号の生成において、包絡線波形信号から包絡線検波用のタイミングを生成し、同期タイミング信号から同期検波用のタイミングを生成する形態としたが、包絡線波形信号から同期検波用信号のパルス位置を生成し、同期タイミング信号から同期検波用信号の周波数および位相を決定する形態としてもよい。これにより、パルス位置、周波数、位相の決定時間を短縮し、通信開始までの時間を短くできる。
【００９５】
ここで、このような構成のインパルス無線通信装置について説明する。図１４は、複数の基準波形生成部を備えるインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１５において、インパルス無線通信装置２００は、図１に示したインパルス無線通信装置１００とほぼ同様の構成をしているが、次の点が異なる。
【００９６】
基準波形生成部１６０は、受信信号１０７と検波信号１０９を入力し、受信信号１０７の位相タイミングに同期するパルス位相と、検波信号１０９のパルス位置および周波数とを有する基準波形信号１６２を生成する。復調部１６１は、復調対象信号１２２と基準波形信号１６２とから復調信号１１４を生成し、さらに、このときの復調状況に応じて、受信状態を判定して同期モード信号１６５を生成する。切替部１１０は、同期モード信号１６５に応じて出力する復調対象信号１２２を切り替える。また、基準波形生成部１６０は、同期モード信号１６５に応じて、基準波形信号１６２の波形を切り替える。
【００９７】
なお、本実施の形態では、基準波形生成部を備え、受信状態に応じて受信信号と検波信号のいずれかから基準波形信号を生成する形態としたが、受信信号と検波信号のそれぞれの信号に対応する複数の基準波形生成部を備え、同時に異なる複数の基準波形信号を生成し、復調部が、受信状態に応じて選択する形態としても、同様の効果を得る。また、このとき、生成した複数の基準波形信号の状態に応じて、受信状態を判定してもよい。
【００９８】
ここで、このような構成のインパルス無線通信装置について説明する。図１５は、複数の基準波形生成部を備えるインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図である。図１５において、インパルス無線通信装置２０１は、図１に示したインパルス無線通信装置１００とほぼ同様の構成をしている。
【００９９】
基準波形生成部１７０は、第１基準波形生成部１７１、第２基準波形生成部１７２を備えている。第１基準波形生成部１７１は、受信信号１０７に対応する第１基準波形信号１７３を生成する。第２基準波形生成部１７２は、検波信号１０９に対応する第２基準波形信号１７４を生成する。復調部１７６は、現在の同期モードに応じて第１基準波形信号１７３、または第２基準波形信号１７４を選択し、復調対象信号１２２より復調信号１１４を生成する。また、復調部１７６は、復調対象信号１２２、あるいは、第１基準波形信号１７３と第２基準波形信号１７４との状態に応じて、受信状態を判定し、同期モード信号１７５を生成する。切替部１１０は、同期モード信号１７５に応じて出力する復調対象信号１２２を切り替える。
【０１００】
なお、本実施の形態では、復号部が、復調信号に応じて受信状態を判定し、同期モード信号を生成する形態としたが、復調部が、入力される復調対象信号と基準波形信号のいずれか一方または両方から、同期タイミング信号の同期精度が所定の精度を下回ったことを検出して、外部切替信号を生成し、切替部が、この外部切替信号に応じて復調対象信号を検波信号に切り替える形態としてもよい。この構成とすることで、例えば、同期保持モード時において、同期ずれが同期検波に必要な精度を下回った場合に、一時的に、同期引込モード時と同様の包絡線検波信号に切り替え、復調処理しながら再び同期引込みすることにより、通信状態の劣化を抑えながら通信を継続できる。
【０１０１】
また、復調部が、同期引込モードから同期保持モードへ切り替えた際の同期タイミング差が所定の値より大きいことを検知し、誤同期検出を示す同期モード信号を生成して、基準波形生成部が、より精度の高い同期保持モードで基準波形信号を生成して出力する形態としてもよい。この構成とすることで、例えば、同期保持モードへ切り替えた際にマルチパスによる複数の同期タイミングが出現した場合などに、より精度の高い同期保持モードの同期検出を優先させ、マルチパスによる誤同期を回避できる。なお、このとき、複数の基準波形生成部により受信信号と検波信号とに対する基準波形生成部を備えて、同時に異なる複数の基準波形信号を生成し、復調部で受信状態に応じて選択する形態としても、同様の効果を得る。
【０１０２】
この同期タイミングの差が大きいと判定する場合の所定の値は、インパルス無線通信装置を使用するアプリケーションに応じて異なる値を設定することが望ましい。例えば、判定の値として、パルス幅の±１０％と設定しても良い。
【０１０３】
また、復調部が、復調信号の波形のひずみなどから複数の同期タイミングが出現したと判定した場合に、基準波形生成部が、基準波形信号の信号幅を狭める形態としてもよい。この構成とすることによって、複数の同期タイミングを誤って一つのタイミングとして検出することなく、誤同期を回避できる。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、包絡線検波と同期検波の切り替えタイミングを、同期状態が同期引込モードであるか、同期保持モードであるかに基づいて決定する構成としたが、例えば、伝送レートが所定の値より低い場合には同期引込モードとして包絡線検波を継続して選択し、伝送レートが所定の値を超えた場合に同期保持モードとして同期検波に切り替える形態としてもよい。この構成とすることで、伝送レートが低い場合には、簡便な構成でかつ低い消費電力で動作でき、伝送レートが高い場合であっても、高い精度で復調できる。なお、この場合、伝送レートに基づく動作の切り替えタイミングは、インパルス受信装置側で判断してもよく、送信装置側からの指示により決定しても良い。
【０１０５】
この同期モードを切り替える場合の誤り率は、インパルス無線通信装置を使用するアプリケーションに応じて異なる値を設定することが望ましい。例えば、誤り率の値として、ビット誤り率１／１００００と設定しても良い。
【０１０６】
また、この包絡線検波と同期検波の切り替えタイミングは、マルチパスによる通信環境に応じて決定するようにしてもよい。例えば、マルチパスが少ない場合には同期引込モードのまま通信し、復調での誤り率が所定の割合を超えた場合に同期保持モードに切り替えることにより、マルチパスによる通信劣化を回避することができる。なお、この場合、動作の切り替えタイミングは、受信装置側で決定してもよく、送信装置側からの指示により決定しても良い。
【０１０７】
（実施の形態２）
次に、本発明の第２の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置について説明する。本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置では、同期タイミング信号から複数の遅延信号を生成して、複数の遅延信号を元に基準波形信号を生成する回路構成により、粗い同期と位相を同期するようにしている。なお、本実施の形態では、中心周波数Ｆ０と帯域幅Ｗとが等しいインパルス波形とした場合のインパルス波形を生成する構成について説明する。このとき、時間長Ｔは、中心周波数Ｆ０に対して１／２周期、すなわち、Ｔ＝１／（２・Ｆ０）となる。
【０１０８】
本実施の形態にかかるインパルス波形生成装置の構成について説明する。
【０１０９】
インパルス無線通信装置の構成は、実施の形態１に示した構成とほぼ同じであるため、共通する部分についての説明は省き、差異についてのみ説明する。
【０１１０】
図１６は、本発明の実施の形態によるインパルス波形生成装置の基準波形発生部の構成例を示すブロック図である。図１６において、基準波形発生部１１１は、信号制御部７０３と、遅延素子７０６、７０７、７０８と、排他的論理和素子７１６、７１７、７１８、７３１と、電圧加算素子７２１と、増幅部７２２、７２３、７３６、７３７と、論理和素子７３０と、遅延素子７３４、７３５、７３８と、ミキサ５０５と、スイッチ５０４とで構成される。
【０１１１】
なお、基準波形発生部１１１は、インパルス波形の発生すべきタイミングを示す同期タイミング信号１１９を発生するタイミング発生部１１８と、また同期モード信号１２１を出力する復号部１２０とに、接続されている。
【０１１２】
第１波形生成部５０１を構成する信号制御部７０３は、同期タイミング信号１１９と制御信号７０４との入力を受け、制御信号７０４がＨ（Ｈｉｇｈ：高レベル値）状態である場合にのみ、同期タイミング信号１１９を基準時間信号７０５として出力し、制御信号７０４がＬ（Ｌｏｗ：低レベル値）状態となった場合には、出力を停止するよう構成している。本実施の形態では、信号制御部７０３は、反転回路とＡＮＤ回路とによる回路構成で実現している。
【０１１３】
遅延素子７０６、７０７、７０８は、それぞれ入力信号を時間Ｔだけ遅延して出力するよう構成している。基準時間信号７０５を信号Ａとして、遅延素子７０６は信号Ａを時間Ｔ遅延した信号Ｂを生成し、遅延素子７０７は信号Ｂを時間Ｔ遅延した信号Ｃを生成し、遅延素子７０８は信号Ｃを時間Ｔ遅延した信号Ｄを生成し、また、信号Ｃを制御信号７０４として信号制御部７０３に供給する。
【０１１４】
排他的論理和素子７１６、７１７、７１８は、それぞれ入力信号の排他的論理和を演算して出力するよう構成している。排他的論理和素子７１６は信号Ａと信号Ｂ、排他的論理和素子７１７は信号Ｂと信号Ｃ、排他的論理和素子７１８は信号Ｃと信号Ｄの排他的論理和をそれぞれ演算し、信号Ｋ、Ｌ、Ｍとして出力する。
【０１１５】
電圧加算素子７２１は、信号Ｋと信号Ｍとの電圧加算値を出力するよう構成している。
【０１１６】
増幅部７２２は信号Ｌを所定の倍率により増幅し、また、増幅部７２３は電圧加算素子７２１の出力信号を所定の倍率により増幅する。その後、第１波形生成部５０１は、増幅部７２２、７２３の出力信号を統合して第１波形信号Ｑを得るよう構成している。
【０１１７】
第２波形生成部５０２は、インパルス波形を発生すべきタイミングから時間０〜Ｔと時間３Ｔ〜４Ｔを示す第１制御信号７３２と、時間Ｔ〜３Ｔを示す第２制御信号７３３を出力するよう構成している。本実施の形態では、第２波形生成部５０２は、信号Ａと信号Ｃとの論理和をとる論理和素子７３０と、さらに信号Ｂとの排他的論理和をとる排他的論理和素子７３１とにより、インパルス波形を発生すべきタイミングから時間０〜Ｔと、時間３Ｔ〜４Ｔを示す第１制御信号７３２を生成するよう構成している。また、信号Ｂは時間Ｔ〜３Ｔを示す第２制御信号７３３として、そのまま出力するよう構成している。
【０１１８】
移相部５０３を構成する遅延素子７３４は、第１制御信号７３２を時間Ｔ／２遅延し、遅延素子７３５は第２制御信号７３３を時間Ｔ／２遅延するよう構成している。
【０１１９】
増幅部７３６、７３７はそれぞれの入力信号を所定の倍率により増幅する。移相部５０３は、増幅部７３６、７３７の出力信号を統合して第２波形信号Ｒを得るよう構成している。
【０１２０】
遅延素子７３８は、論理和素子７３０の出力Ａ＋Ｃを時間Ｔ／２遅延するよう構成している。
【０１２１】
スイッチ５０４は、入力される同期モード信号１２１が「同期引込」モードを示す場合には、遅延素子７３８の出力する信号７３９を出力し、「同期保持」モードを示す場合には、第１波形生成部５０１の生成する第１波形信号Ｑを出力するよう構成している。
【０１２２】
ミキサ５０５は、第１波形信号Ｑと第２波形信号Ｒとを混合して所望のインパルス波形信号Ｓ、すなわち基準波形信号１１２を得るよう構成している。
【０１２３】
なお、本実施の形態における増幅部７２２、７２３、７３６、７３７の増幅率ｂ、ａ、β、αの値については後述する。
【０１２４】
このような構成で、本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の動作について説明する。
【０１２５】
本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置では、実施の形態１と同様の処理で信号の同期を捕捉し、保持している。ここでは、基準波形発生部１１１で、基準波形信号１１２を生成する動作について説明し、そのほかの動作については説明を省略する。
【０１２６】
基準波形発生部１１１は、タイミング発生部１１８より基準波形を発生すべきタイミングを示す時間幅Ｔａｕが２Ｔ以上、かつ、４Ｔ未満の同期タイミング信号１１９の入力を受ける。基準波形発生部１１１を構成する信号制御部７０３は、制御信号７０４がＨ状態である場合には、同期タイミング信号１１９を基準時間信号７０５として出力し、制御信号７０４がＬ状態の場合には出力を停止する。
【０１２７】
遅延素子７０６、７０７、７０８は、基準時間信号７０５、すなわち、信号Ａより時間Ｔ遅延した信号Ｂ、さらに時間Ｔ遅延した信号Ｃ、さらに時間Ｔ遅延した信号Ｄを生成する。ここで、信号Ｃ、すなわち、同期タイミング信号１１９の発生から時間２Ｔの経過を示す信号を制御信号７０４として、信号制御部７０３に供給し、基準時間信号７０５の時間幅を２Ｔに調整する。
【０１２８】
排他的論理和素子７１６、７１７、７１８は、それぞれ信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄより排他的論理和の演算結果の信号Ｋ、Ｌ、Ｍを生成する。さらに、電圧加算素子７２１は、信号Ｋと信号Ｍの電圧加算値を出力する。増幅部７２２は信号Ｌを所定の倍率により増幅し、増幅部７２３は電圧加算素子７２１の出力信号を所定の倍率により増幅する。そして、第１波形生成部５０１は、増幅部７２２、７２３の出力信号を統合し、第１波形信号Ｑを生成する。
【０１２９】
また、第２波形生成部５０２が、基準波形を発生すべきタイミングから時間０〜Ｔと時間３Ｔ〜４Ｔとを示す第１制御信号７３２、時間Ｔ〜３Ｔを示す第２制御信号７３３を出力する。
【０１３０】
遅延素子７３４は第１制御信号７３２を時間Ｔ／２遅延し、遅延素子７３５は第２制御信号７３３を時間Ｔ／２遅延し、増幅部７３６、７３７はそれぞれの信号を、所定の倍率により増幅する。そして、移相部５０３は、増幅部７３６、７３７の出力信号を統合して第２波形信号Ｒを生成する。
【０１３１】
遅延素子７３８は、論理和素子７３０の出力Ａ＋Ｃを時間Ｔ／２遅延し、スイッチ５０４へ供給する。スイッチ５０４は、入力される同期モード信号１２１が「同期引込」モードを示す場合には、遅延素子７３８の出力する信号７３９を出力し、「同期保持」モードを示す場合には、第１波形信号Ｑを出力する。
【０１３２】
最後に、ミキサ５０５は、スイッチ５０４の出力する信号と第２波形信号Ｒとを混合して所望のインパルス波形信号Ｓ、すなわち基準波形信号１１２を生成する。
【０１３３】
次に、本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置内で生成する各信号について説明する。
【０１３４】
図１７は、本発明の第２の実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の基準波形発生部内の信号遷移図である。図１７において、信号Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、それぞれ時間幅２Ｔの信号で、時間差Ｔで生成される。信号Ｋ、Ｌ、Ｍは、それぞれ信号Ａと信号Ｂ、信号Ｂと信号Ｃ、信号Ｃと信号Ｄを排他的論理和演算した時間間隔Ｔ、時間幅Ｔのパルス信号であり、時間差Ｔで生成される。第１波形信号Ｑは、増幅部７２２、７２３により、信号Ｋ、Ｍを加えたものを正、信号Ｌを負として合成した波形で、時間Ｔごとの反復信号の波形として生成される。
【０１３５】
第１制御信号７３２は、（Ａ＋Ｃ）・Ｂの論理演算した負の信号波形、第２制御信号７３３は、信号Ｂのみによる正の信号波形として生成される。第２波形信号Ｒは、第１波形信号Ｑに対してＴ／２遅延するように生成される。遅延素子７３４、７３５は、第１制御信号７３２、第２制御信号７３３をＴ／２遅延する。増幅部７３６、７３７は、第１制御信号７３２を遅延した信号を負の振幅値、第２制御信号７３３を遅延した信号を正の振幅値で合成した波形として生成する。
【０１３６】
インパルス波形信号Ｓは、図１７では、同期モード信号１２１が「同期保持」モードの場合に生成される波形を示しており、第１波形信号Ｑと第２波形信号Ｒとをミキサ５０５により合成した信号波形として生成される。なお、同期モード信号１２１が「同期引込」モードの場合には、信号Ａ＋Ｃを時間Ｔ／２だけ遅延した信号、すなわち、第２波形信号Ｒの存在する時間を示す信号が出力され、ミキサ５０５では、パルス幅の広い第２波形信号Ｒをそのまま生成される。
【０１３７】
次に、本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置の基準波形発生部１１１で生成する基準波形信号の特性について説明する。
【０１３８】
実施の形態１で示したインパルス波形Ｆ（ｔ）における第１〜第５波高値の論理値は、（数１）より、それぞれ、１．０００、−０．２１４、０．１２９、−０．０９１、０．０７１となる。このような、理想のインパルス波形Ｆ（ｔ）に対して、本実施の形態では、（数１）におけるｃｏｓの項に相当する信号波形を第１波形信号Ｑで規定し、ｓｉｎの項に相当する信号波形を第２波形信号Ｒにより規定している。
【０１３９】
また、インパルス波形Ｆ（ｔ）の各波高値に相当する「同期保持」モード時の基準波形信号の波高値を、増幅部７２２、７２３、７３６、７３７の増幅率の値により規定し、特に、精度の良い波高値をもつ基準波形信号を得るために、増幅部７２２、７２３、７３６、７３７の増幅率ｂ、ａ、β、αを、それぞれ、−０．２１４、０．５００、−０．６０３、１．０００としている。なお、負の増幅率は、その絶対値を増幅率とし、信号出力時に位相を反転した信号を出力することを示している。また、これらの値は、回路構成に応じた算出式より決定でき、また回路を構成する素子や製造工程条件などにより有効数値の桁数を決定し構成することができる。
【０１４０】
本実施の形態にかかるインパルス無線通信装置で生成する基準波形信号１１２の第１〜第４波高値は、１．０００、−０．２１４、０．１２９、−０．３０１であり、インパルス波形Ｆ（ｔ）の第１〜第３波高値まで論理と一致させることができ、第４波高値における誤差は最大振幅に対して２０％程度という理想波形に近い特性を有する。なお、本実施の形態では、第５波高値は再現していない。
【０１４１】
このような構成とすることによって、本実施の形態では、基準波形発生部１１１は発信器を用いない構成とし、同期タイミング信号から多段の遅延素子によりインパルス信号源となる信号を生成し、包絡線を形成する信号と混合して基準波形信号を生成するインパルス無線通信装置を構成することができる。また、特にＩＣ化に適したインパルス無線通信装置を構成することができる。
【０１４２】
また、信号を混合する際の増幅パラメータ値を適切に設定して、同期を保持する時に、特に精度の高い波高値をもつ基準波形信号を生成し、受信信号を復調するインパルス無線通信装置を構成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１４３】
本発明にかかるインパルス無線通信装置は、ＵＷＢ無線装置等のインパルス通信方式を用いる無線通信機器に適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１にかかる検波部の構成例を示すブロック図
【図３】本発明の実施の形態１にかかる検波部の別の構成例を示すブロック図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる基準波形発生部の構成を示すブロック図
【図５】本発明の実施の形態１にかかる復調部の構成例を示すブロック図
【図６】本発明の実施の形態１にかかる復調部の別の構成例を示すブロック図
【図７】本発明の実施の形態１にかかる復調部の別の構成例を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態１にかかる位相比較部の構成例を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態１にかかる位相比較部の別の構成例を示すブロック図
【図１０】インパルス波形の周波数成分波形例を示す特性図
【図１１】インパルス波形の振幅成分波形例を示す特性図
【図１２】インパルス波形例を示す特性図
【図１３】インパルス波形を生成する動作を説明する図
【図１４】本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線通信装置の別の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の実施の形態１にかかるインパルス無線通信装置の別の構成を示すブロック図
【図１６】本発明の実施の形態２にかかる基準波形発生部の構成例を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態２にかかる基準波形発生部内の信号遷移図
【図１８】従来のインパルス無線通信装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０１４５】
１００，２００，２０１    インパルス無線通信装置
１０４    無線信号
１０５    受信アンテナ
１０６    増幅部
１０７    受信信号
１０８，１０８ｂ    検波部
１０９    検波信号
１１０    切替部
１１１    基準波形発生部
１１２，１６２    基準波形信号
１１３，１１３ｂ，１１３ｃ，１６１，１７６    復調部
１１４    復調信号
１１５    基本シンボルクロック信号
１１６，１１６ｂ    位相比較部
１１７    位相差信号
１１８    タイミング発生部
１１９    同期タイミング信号
１２０    復号部
１２１，１６５，１７５    同期モード信号
１２２    復調対象信号
１２３    受信データ
１５０，１６０，１７０    基準波形生成部
１７１    第１基準波形生成部
１７２    第２基準波形生成部
１７３    第１基準波形信号
１７４    第２基準波形信号
５０１    第１波形生成部
５０２    第２波形生成部
５０３    移相部
５０４    スイッチ
５０５    ミキサ
５５１    第１波形生成回路部
５５２    第２波形生成回路部
５５３    合成回路部
７０１    自乗回路
７０２    全波整流回路
７０３    信号制御部
７０４    制御信号
７０５    基準時間信号
７０６，７０７，７０８，７３４，７３５，７３８    遅延素子
７１６，７１７，７１８，７３１    排他的論理和素子
７２１    電圧加算素子
７２２，７２３    増幅部    
７３０    論理和素子
７３２    第１制御信号
７３３    第２制御信号
７３６    増幅部
【図１】
2006311500.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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